17世纪的医师兼科学家威廉·吉尔伯特(William Gilbert)从希腊语“elecktron(意为:琥珀)”一词创造了一个新词“electricity”(电)。琥珀是一种材料,古希腊哲学家当时已经注意到用毛皮摩擦过琥珀后会吸引小的微粒。什么是静电学?静电学是对可以从一个地方移动到另一个地方而后静止的带电粒子的研究。静电定律涉及了正负电荷的相互吸引和排斥问题。
静电学经常被称为静态电学。谁最初发现了静电荷?两个希腊的哲学家米利都的泰勒斯(Thales of Miletus,公元前600年)和狄奥佛拉斯塔(Theophrastus,公元前300年)观察到了一种叫做琥珀的特殊物质在被毛皮摩擦过之后,能够吸引灰尘和小的微粒。直到几个世纪之后,威廉·吉尔伯特来到了英国,并用琥珀做了一些科学的观察和试验。正电荷、负电荷和中性电荷的区别是什么?
带负电的物体是物体具有多余的负极粒子,这种粒子叫做电子。带正电的物体是指物体有多余的正极粒子,这种粒子叫做质子。中性电荷在每个原子中有相同的电子和质子,因此中性电荷是不带电的。
哪种电荷的结合可以产生吸引力和排斥力?重力引力将物体彼此吸引,与其不同的是,静电力可以吸引或排斥电荷。相似的电荷(正电荷与正电荷;负电荷与负电荷)相互排斥,相异的电荷(正电荷与负电荷)相互吸引。一个描述人际关系的短语“异性相吸”在静电力领域也是如此。观察静电力的方法有哪些?当橡胶棒被毛皮摩擦后,毛皮将电子转移到橡胶棒上。最初中性的物体体现出带电。
橡胶棒带的是负电,因为它有了额外的电子,这时它可以吸引正极的电荷。既然它可以吸引其他物体中的正电荷,它就能吸引小纸片、灰尘甚至是人的头发。尽管这些物体受到带负电的橡胶棒吸引,物体本身仍然是中性的,因为为什么橡胶气球与头发摩擦后能粘到墙上?带电的气球和墙之间的吸引是静电力作用的结果。当橡胶与头发摩擦后,头发上的电子很容易转移到橡胶气球上。
这个过程叫做摩擦生电。因为头发上具有了多余的正电荷,就会彼此相排斥而立起来。带负电的气球被墙上的正电子吸引。墙上的电荷极化后,正电荷移向气球,负电荷远离气球。只要气球和墙之间的静电力大于使气球下落的重力引力,气球就会粘在墙上,暂时不会下落。
它们本身没有静电荷,在与橡胶棒接触的过程中形成了极化。在静电学中,极化意味着正电荷和负电荷进行重新排列,纸片或灰尘中的正电荷将快速地移至带负电荷的橡胶棒上,而负电荷远离橡胶棒。用丝绸摩擦玻璃棒会产生相反的效果。玻璃棒带正电,而丝绸则得到了额外的带负电的电子。
玻璃棒也能吸引小的物体,但是它所吸引的是物体中的负电荷。为什么有时触摸门把手时会感觉到被电击了一下?干燥的日子里,如果你在地毯上行走后用手触碰门把手,就会发生这样令人烦恼的事情。在地毯和鞋之间的摩擦使你的身体获得了额外的负电荷。当你的手接近门把手时,手上的负电荷会受到门把手正电荷的吸引(由极化作用产生),当两种电荷相遇时,会产生电火花。什么材料是好的电导体?
有效的电导体能允许电流快速通过。尽管大多数的材料在某种程度上都能导电,但是好的电导体,比如金属(特别是铜和银),有许多自由电子,可以非常容易地帮助移动电荷。